随着我国城市电网建设水平的不断提高,对电网运行安全可靠性的要求也逐渐提高。交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电力电缆作为城市电网线路的中流砥柱,其运行可靠性与城市电网运行安全稳定性息息相关。电缆接头作为电力电缆的绝缘薄弱部位,由于其结构复杂性以及现场安装环境下多种不确定因素,导致其在电缆运行过程中因为绝缘缺陷而产生局部放电,并进一步形成电缆事故,严重影响居民的日常生活。目前,针对电缆局部放电的检测方法由于检测传感器距离局放源较远,使得检测到的信号相比局放源处信号不仅在幅值上有严重衰减,在波形上也有一定畸变,影响信号分析结果的准确性。因此,本文提出一种基于改进型内置耦合传感器的电缆局放检测方法,将容性传感器预制在电缆接头内部,实现对局部放电信号的有效检测及识别分析。具体研究内容如下:(1)研究了考虑半导电层频变效应及导体趋肤效应条件下局放信号在高压电缆中的传播特性。基于电磁场基本理论研究了电缆局放信号所激发电磁波在电缆中的传播形式及其在介质分界面处传播时受入射角度与材料介电常数的影响规律;在考虑半导电层频变效应及导体趋肤效应条件下,计算得到了局放信号在电缆中的传输规律,包括在电缆横截面上、电缆本体以及电缆接头中的传播,对传感器安装位置确定及有效检测频带设计具有一定指导意义。(2)提出了内置耦合传感器优化设计方法并研制了满足电缆局放检测要求的内置耦合传感器。建立了内置耦合传感器等效电路模型及电缆接头内置传感器一体化三维数值计算模型,结合数值计算及实验测试结果确定了传感器设计方案;研制了内置耦合传感器并对其进行性能测试,得出其有效检测频带为1~300MHz,检测灵敏度达5pC。(3)提出了基于矢量量化技术及隐马尔科夫模型的几种电缆接头典型绝缘缺陷下局放信号的识别分析方法。设计并制作了4种电缆接头典型绝缘缺陷,基于内置耦合传感器搭建了110kV XLPE电缆局部放电试验平台并通过试验得到了不同电缆接头绝缘缺陷在不同电压下的局放视在放电量,利用在语音识别领域已应用成功的矢量量化技术与隐马尔科夫模型对不同电缆接头缺陷下局放信号进行识别分析,验证了矢量量化技术及隐马尔科夫模型在电缆局部放电模式识别应用中的有效性。